JP4770758B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4770758B2 JP4770758B2 JP2007057792A JP2007057792A JP4770758B2 JP 4770758 B2 JP4770758 B2 JP 4770758B2 JP 2007057792 A JP2007057792 A JP 2007057792A JP 2007057792 A JP2007057792 A JP 2007057792A JP 4770758 B2 JP4770758 B2 JP 4770758B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- internal combustion
- combustion engine
- air
- fuel ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
- F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
- F02D41/064—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1494—Control of sensor heater
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/02—Valve drive
- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
- F01L1/047—Camshafts
- F01L1/053—Camshafts overhead type
- F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
- F01L2800/01—Starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の始動時における排気弁の開閉時期を制御する装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a device for controlling the opening / closing timing of an exhaust valve when the internal combustion engine is started.
内燃機関においては、排気通路内に空燃比センサ(例えば酸素濃度センサ)を臨ませて、排気ガスの成分(例えば酸素濃度)を検出することにより、空燃比フィードバック制御を行う場合がある。 In an internal combustion engine, air-fuel ratio feedback control may be performed by detecting an exhaust gas component (for example, oxygen concentration) by placing an air-fuel ratio sensor (for example, oxygen concentration sensor) in the exhaust passage.
この場合、空燃比センサに備わったセンサ素子は、一般に、所定温度以上に加熱された状態で活性化し、排気ガスの成分の検出が可能となる。従って、空燃比センサにはセンサ素子加熱用のセンサヒータが配設されていることが多い。 In this case, the sensor element provided in the air-fuel ratio sensor is generally activated while being heated to a predetermined temperature or higher, and the exhaust gas component can be detected. Accordingly, the air-fuel ratio sensor is often provided with a sensor heater for heating the sensor element.
上記のような空燃比センサを備えた内燃機関においては、始動時において内燃機関から排出される排気中に、燃焼時に発生した水分が含まれており、この水分が水滴となって上述の空燃比センサに接触する場合があった。また、前回の機関停止後に、排気通路に残された排気が冷却されることにより凝縮水が発生し、この凝縮水が内燃機関の始動時に飛散して、空燃比センサに接触する場合もあった。 In the internal combustion engine provided with the air-fuel ratio sensor as described above, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine at the time of start-up contains moisture generated during combustion, and the moisture becomes water droplets as described above. There was a case of touching the sensor. Further, after the previous engine stop, the exhaust gas left in the exhaust passage is cooled, so that condensed water is generated, and this condensed water may be scattered when the internal combustion engine is started and may contact the air-fuel ratio sensor. .
そうすると、センサヒータの加熱によって高温になったセンサ素子において、水滴が接触した部分が急激に冷却される熱衝撃により、素子割れなどの破損が発生することがあった。 Then, in the sensor element that has become high temperature due to the heating of the sensor heater, damage such as element cracking may occur due to a thermal shock that rapidly cools a portion in contact with water droplets.
これに対し、実際には排気通路における空燃比センサ近傍の温度が充分に上昇するまでセンサヒータへの通電を制限する制御が行なわれる場合が多い。例えば、機関始動時の外気温が外気温閾値より低い時には、ヒータを作動開始する設定温度を高く変更し、機関始動時の機関冷却水温と外気温との温度差が温度差閾値より大きい時には前記設定温度をさらに高くする技術(特許文献1を参照。)などが公知である。しかし、これらの従来技術においては、空燃比フィードバック制御の開始が遅れ、内燃機関の始動時におけるエミッションが悪化するおそれがあった。 On the other hand, in practice, in many cases, control for restricting energization to the sensor heater is performed until the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor in the exhaust passage sufficiently increases. For example, when the outside air temperature at the time of engine start is lower than the outside air temperature threshold, the set temperature for starting the heater is changed to be high, and when the temperature difference between the engine cooling water temperature at the time of engine start and the outside air temperature is larger than the temperature difference threshold A technique (see Patent Document 1) for further increasing the set temperature is known. However, in these prior arts, the start of the air-fuel ratio feedback control is delayed, and there is a possibility that the emission at the start of the internal combustion engine is deteriorated.
一方、内燃機関の始動時において、排気弁の開閉時期を進角させて吸気弁開弁時の筒内圧を上昇させることにより、吸気系への圧縮ガスの噴き返しを促進し、噴射燃料の微粒化を図り、冷間始動時における燃焼を安定させる技術が知られている。この場合、別の効果として、内燃機関で燃焼中または燃焼直後の比較的高温のガスが排気として排出されるので排気温度を上昇させることができる(例えば、特許文献2を参照。)ことが分かっている。従って、この効果を利用して排気通路における空燃比センサ近傍の温度を早期に上昇させることが考えられる。しかし、従来、この技術については、内燃機関の冷却水温が所定値になると、可変動弁機構によって排気弁の開閉時期を運転状態に応じた時期に変更する制御を開始することが多かった。そのため、上述の排気弁の開閉弁時期の進角制御を早期に解除してしまい、排気通路の温度を効率的に上昇させることが困難となる場合があった。
本発明の目的とするところは、排気通路に配置され加熱された状態で空燃比の検出が可能となる空燃比センサを備えた内燃機関において、始動時における排気通路での水滴の飛散を早期に解消し、空燃比センサの加熱時期を早めることにより、内燃機関の始動時におけるエミッションを向上できる技術を提供することである。 An object of the present invention is to quickly disperse water droplets in an exhaust passage at the start-up in an internal combustion engine provided with an air-fuel ratio sensor that is disposed in the exhaust passage and is capable of detecting an air-fuel ratio in a heated state. The object is to provide a technology that can improve the emission at the start of the internal combustion engine by eliminating the air-fuel ratio sensor and accelerating the heating timing of the air-fuel ratio sensor.
上記目的を達成するための本発明は以下のことを最大の特徴とする。すなわち、内燃機関の始動時において排気弁の開閉時期を、暖機終了後における排気弁の開閉時期の基準である基準開閉時期より進角側である始動時開閉時期に設定する。そして、その状態を、排気通路における空燃比センサの近傍の温度が、水滴が消滅する露点温度以上となるまで継続する。その後に、可変動弁機構による運転状態に応じた排気弁の開閉時期の変更を開始する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following features. That is, when the internal combustion engine is started, the opening / closing timing of the exhaust valve is set to a starting opening / closing timing that is an advance side of the reference opening / closing timing that is the reference of the opening / closing timing of the exhaust valve after the warm-up is completed. Then, this state is continued until the temperature near the air-fuel ratio sensor in the exhaust passage becomes equal to or higher than the dew point temperature at which the water droplets disappear. Thereafter, the change of the opening / closing timing of the exhaust valve according to the operation state by the variable valve mechanism is started.
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、加熱により活性化された状態で排気の空燃比を検出可能な空燃比センサと、
前記内燃機関の始動時において排気弁の開閉時期を、暖機終了後における排気弁の開閉時期の基準である基準開閉時期より進角側の始動時開閉時期に設定する始動時進角手段と、
前記排気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記可変動弁機構によって前記排気弁の開閉時期を変更させる運転状態対応制御を行う運転状態対応制御手段と、
前記排気通路における前記空燃比センサ近傍の温度を取得する温度取得手段と、を備え、
前記内燃機関の始動時において前記温度取得手段によって取得された前記空燃比センサ近傍の温度が、前記排気通路における水滴が消滅する露点温度より低い場合には、前記排気弁の開閉時期を前記始動時開閉時期に維持し、
前記空燃比センサ近傍の温度が、前記露点温度以上となった後に、前記運転状態対応制御手段が前記運転状態対応制御を開始することを特徴とする。
More specifically, an air-fuel ratio sensor provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and capable of detecting the air-fuel ratio of exhaust in a state activated by heating,
A start time advance means for setting the open / close timing of the exhaust valve at the start of the internal combustion engine to a start time open / close timing that is an advance side of a reference open / close timing that is a reference of the open / close timing of the exhaust valve after completion of warm-up;
A variable valve mechanism capable of changing the opening and closing timing of the exhaust valve;
An operating state corresponding control means for performing an operating state corresponding control for changing the opening and closing timing of the exhaust valve by the variable valve mechanism according to the operating state of the internal combustion engine;
Temperature obtaining means for obtaining a temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor in the exhaust passage,
When the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor acquired by the temperature acquisition means at the time of starting the internal combustion engine is lower than the dew point temperature at which water drops in the exhaust passage disappear, the opening / closing timing of the exhaust valve is set at the time of starting. Maintained at the opening and closing time,
The operating state corresponding control means starts the operating state corresponding control after the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the dew point temperature .
これによれば、内燃機関の始動時において、排気弁の開閉時期が基準開閉時期より進角した状態が、排気通路における空燃比センサ近傍の温度が露点温度以上となるまで継続する。そうすると、燃焼直後の高温の排気が排出されることにより排気の温度が比較的高くなる状態を、空燃比センサ近傍の温度が露点温度以上となるまで継続させることができる。従って、空燃比センサ近傍の温度が露点温度以上となるまでの期間を短縮することができる。 According to this, when the internal combustion engine is started, the state in which the opening / closing timing of the exhaust valve is advanced from the reference opening / closing timing continues until the temperature in the exhaust passage near the air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the dew point temperature . Then, it is possible to continue the state in which the temperature of the exhaust gas becomes relatively high by discharging the high-temperature exhaust gas immediately after combustion until the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the dew point temperature . Therefore, the period until the temperature near the air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the dew point temperature can be shortened.
その結果、空燃比センサによる空燃比フィードバック制御の開始時期を早めることができ、内燃機関の始動時におけるエミッションを向上させることができる。 As a result, the start timing of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio sensor can be advanced, and the emission at the start of the internal combustion engine can be improved.
また、本発明においては、前記始動時進角手段は、前記内燃機関の始動時において、さらに吸気弁の開閉時期を、暖機終了後における吸気弁の開閉時期の基準である吸気側基準開閉時期より進角側の吸気側始動時開閉時期に設定し、
前記可変動弁機構は、前記排気弁及び吸気弁の開閉時期を変更可能であり、
前記運転状態対応制御手段は前記運転状態対応制御において、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記可変動弁機構によって前記排気弁及び前記吸気弁の開閉時期を変更させ、
前記内燃機関の始動時において前記温度取得手段によって取得された前記空燃比センサ近傍の温度が前記露点温度より低い場合には、前記排気弁の開閉時期を前記始動時開閉時期に維持するとともに前記吸気弁の開閉時期を前記吸気側始動時開閉時期に維持するようにしてもよい。
Further, in the present invention, the start time advance means further sets the opening / closing timing of the intake valve at the start of the internal combustion engine as an intake side reference opening / closing timing which is a reference for the opening / closing timing of the intake valve after the warm-up is completed. Set the opening / closing timing at the intake side start on the more advanced side,
The variable valve mechanism can change the opening and closing timing of the exhaust valve and the intake valve,
In the operating state corresponding control, the operating state corresponding control means changes the opening and closing timings of the exhaust valve and the intake valve by the variable valve mechanism according to the operating state of the internal combustion engine,
When the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor acquired by the temperature acquisition means at the time of starting the internal combustion engine is lower than the dew point temperature , the opening / closing timing of the exhaust valve is maintained at the opening / closing timing at startup and the intake air The opening / closing timing of the valve may be maintained at the opening / closing timing at the intake side start.
そうすれば、内燃機関の始動時において、吸気弁及び排気弁の開閉時期を暖機後の基準値より進角させて噴射燃料の微粒化を図るとともに、吸気弁及び排気弁の開閉時期を運転状態に応じて最適化する内燃機関において、排気通路における空燃比センサ近傍の温度が露点温度以上となるまでの期間を短縮することができる。その結果、空燃比センサによる空燃比フィードバック制御の開始時期を早めることができ、内燃機関の始動時におけるエミッションを向上させることができる。 Then, when starting the internal combustion engine, the opening and closing timing of the intake valve and the exhaust valve is advanced from the reference value after warming up to atomize the injected fuel, and the opening and closing timing of the intake valve and the exhaust valve is operated. In an internal combustion engine that is optimized according to the state, it is possible to shorten the period until the temperature near the air-fuel ratio sensor in the exhaust passage becomes equal to or higher than the dew point temperature . As a result, the start timing of the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio sensor can be advanced, and the emission at the start of the internal combustion engine can be improved.
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。 The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.
本発明にあっては、排気通路に配置され加熱された状態で空燃比の検出が可能となる空燃比センサを備えた内燃機関において、始動時における排気通路での水滴の飛散を早期に解消し、空燃比センサの加熱時期を早めることができる。その結果、内燃機関の始動時におけるエミッションを向上させることができる。 In the present invention, in an internal combustion engine provided with an air-fuel ratio sensor that is disposed in the exhaust passage and can be heated, the scattering of water droplets in the exhaust passage at the time of starting can be eliminated at an early stage. The heating time of the air-fuel ratio sensor can be advanced. As a result, it is possible to improve the emission at the start of the internal combustion engine.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本実施例における内燃機関1とその吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程(膨張行程)及び排気行程の4サイクルを繰り返して出力を得る。内燃機関1は、その内部に気筒2を形成する。気筒2内で発生する燃料の爆発力は、ピストン3及びコンロッド4を介してクランクシャフト(図示略)の回転力に変換される。また、気筒2には、吸気通路5の最下流部をなす吸気ポート11と、排気通路6の最上流部をなす排気ポート8とが接続されている。吸気ポート11には、燃焼のための燃料を噴射する燃料噴射弁10が設けられている。吸気ポート11と気筒2との境界は吸気弁12によって開閉される。また、排気ポート8と気筒2との境界は排気弁9によって開閉される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
吸気弁12および排気弁9には、それぞれ吸気側の可変動弁機構(以下、吸気側VVT)17および排気側の可変動弁機構(以下、排気側VVT)16が併設されている。吸気側VVT17および排気側VVT16は、それぞれ、電子制御ユニット(Electronic Control Unit:ECU)20からの指令により吸気弁12および排気弁9の位相角を所定範囲内で変更可能とする。このような構成によれば、吸気弁12及び排気弁9の少なくとも一方の開弁位相を適当に調整することにより、運転状態に応じた運転性能や燃費の向上を図ることができる。
The intake valve 12 and the
また、排気通路6には排気浄化のための排気浄化触媒7の他、排気通路6を通過する排気の空燃比を検出し、空燃比をフィードバック制御するための空燃比センサ18が設けられている。
In addition to the exhaust purification catalyst 7 for exhaust purification, the exhaust passage 6 is provided with an air-
この空燃比センサ18におけるセンサ素子(不図示)は、ジルコニア管等から形成されており、加熱されて例えば400℃以上に昇温することにより活性化し、排気ガスの酸素濃度検出が可能な状態になる。
A sensor element (not shown) in the air-
また、センサ素子の内部には、センサヒータ(不図示)が備えられている。排気中の空燃比を検出して空燃比のフィードバック制御が開始される前には、ECU20からの指令
によりセンサヒータに通電され、センサ素子が加熱される。
A sensor heater (not shown) is provided inside the sensor element. Before the air-fuel ratio feedback control is started by detecting the air-fuel ratio in the exhaust, the sensor heater is energized by a command from the
一方、吸気通路5には、吸気の量を制御可能なスロットル弁14が設けられている。また、吸気通路5には、導入される吸気の量を検出するエアフローメータ13が設けられている。
On the other hand, the intake passage 5 is provided with a
内燃機関1においては、前述の空燃比センサ18、エアフローメータ13の他にもクランクポジションセンサやアクセルポジションセンサ(不図示)などの各種センサを備える。これら各種センサの信号は、ECU20に入力される。
The
ECU20は、中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及びバックアップRAM等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいて内燃機関1の燃料噴射弁10の他、吸気側VVT17、排気側VVT16、スロットル弁14などの各種構成要素を統括制御する。
The
ここで、図2を用いて、内燃機関1の始動時における吸気弁12及び排気弁9の制御について説明する。図2(a)には、暖機終了後における内燃機関1の一般的な吸気弁12と排気弁9の開閉時期について示す。ここに示すように、一般的には、暖機終了後には吸気弁12は例えば、TDCに対して−3度からBDCに対して67度の範囲で開弁する。一方、排気弁9はBDCに対して56度からTDCに対して4度までの範囲で開弁する。ここで示される吸気弁12及び排気弁9の開閉弁時期は、本実施例における基準開閉時期に相当する。
Here, the control of the intake valve 12 and the
これに対し、内燃機関1の始動時においては、図2(b)に示すように、暖機終了後と比較して吸気弁12及び排気弁9の開閉時期が進角した状態にされる(以下、この状態を「始動時進角状態」ともいう。)。具体的には、本実施例においては、吸気弁12は例えば、TDCに対して3度からBDCに対して61度までの範囲で開弁する。一方、排気弁9はBDCに対して76度からTDCに対して−16度までの範囲で開弁する。ここで示される吸気弁12及び排気弁9の開閉弁時期は、本実施例における始動時開閉時期に相当する。
On the other hand, when the
また、本実施例においては、吸気側VVT17及び排気側VVT16の初期状態(ECU20からの指令により作動していない状態)において上記の始動時進角状態が実現されるように、初期の吸気弁12及び排気弁9の開閉弁時期が設定されており、このように初期設定されたシステムが、本実施例における始動時進角手段に相当する。
Further, in the present embodiment, the initial intake valve 12 is set so that the above-mentioned start-up advance state is realized in the initial state of the
このような始動進角状態においては、TDC付近において気筒2内の圧力を上昇させることができ、吸気弁12が開弁する際に吸気ポート11側により高圧の圧縮ガスを吹き戻すことができるので、燃料噴射弁10からの噴射燃料の微粒化を促進し、始動時における燃焼安定性を向上させることができる効果がある。
In such a starting advance state, the pressure in the
そして、従来の内燃機関の制御では、内燃機関の始動時において上記の始動時進角状態を維持することにより燃焼安定性を確保し、内燃機関の冷却水温が所定温度以上となり暖機が終了すると、今度は吸気側VVT17、排気側VVT16を用いて、吸気弁12及び排気弁9の開閉時期を、運転状態に応じて適切な運転性能及び燃費が得られるタイミングに制御されていた。この暖機終了後の制御は本実施例における運転状態対応制御に相当し、その際に吸気側VVT17及び排気側VVT16に指令を与えるECU20は運転状態対応制御手段に相当する。
In the control of the conventional internal combustion engine, when the internal combustion engine is started, combustion stability is ensured by maintaining the above-mentioned advance state at the time of start, and when the cooling water temperature of the internal combustion engine becomes equal to or higher than a predetermined temperature and the warm-up ends. In this case, using the
ところで、内燃機関1の始動時において上記の始動時進角状態とされた場合には、燃焼
した直後の、充分に膨張していない高温の燃焼ガスを排気系に排出することができるので、上記の燃焼安定性を向上させる効果の他に、排気の温度を上昇させることができるという副次的な効果があることが分かっている。
By the way, when the
そこで、本実施例においては、始動時進角状態の上記の副次的な効果を用いて排気の温度を上昇させることにより、排気通路6における空燃比センサ18近傍の温度の上昇を促進し、空燃比センサ18近傍の水滴が始動後のより早い時期に蒸発して消滅するようにした。
Therefore, in the present embodiment, the temperature of the exhaust gas is increased by using the above-mentioned secondary effect in the starting advance angle state, thereby promoting the temperature increase in the vicinity of the air-
すなわち本実施例においては、内燃機関1の冷却水温が前述した所定温度以上となっても吸気側VVT17及び排気側VVT16を作動させずに、排気通路6における空燃比センサ18近傍の温度が、水滴が消滅する水滴消滅温度(=露点温度)Tw以上となるまで
、始動時進角状態を継続することとした。
That is, in the present embodiment, even if the cooling water temperature of the
図3には、本実施例におけるVVT作動時期制御ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の電源投入中は所定期間毎に実行されるルーチンである。
FIG. 3 shows a flowchart of a VVT operation timing control routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM of the
本ルーチンが実行されると、まずS101において内燃機関1が始動したかどうかが判定される。ここで、内燃機関1が始動されていないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、内燃機関1が始動したと判定された場合には、S102に進む。
When this routine is executed, it is first determined in S101 whether the
S102においては、空燃比センサ18近傍における排気通路6の壁面温度Tssrを推
定する。具体的には、内燃機関1の始動開始からの積算吸入空気量から所定の実験式を用いて推定するが、詳細は後述する。S102の処理が終了するとS103に進む。
In S102, the wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 in the vicinity of the air-
S103においては、推定された排気通路6の壁面温度Tssrが、水滴消滅温度Tw以上かどうかが判定される。ここで、温度Tssrが水滴消滅温度Tw以上と判定された場合には、S104に進む。一方、温度Tssrが水滴消滅温度Twより低いと判定された場合には、S105に進む。 In S103, it is determined whether the estimated wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 is equal to or higher than the water droplet extinction temperature Tw. Here, if it is determined that the temperature Tssr is equal to or higher than the water droplet extinction temperature Tw, the process proceeds to S104. On the other hand, if it is determined that the temperature Tssr is lower than the water drop extinction temperature Tw, the process proceeds to S105.
S104においては、吸気側VVT17及び排気側VVT16の作動を開始し、内燃機関1の運転状態に応じて吸気弁12及び排気弁9の開閉時期を変更する制御を開始する。また、S105においては、吸気側VVT17及び排気側VVT16の作動を停止し、または停止状態を継続する。これにより始動時進角状態を継続する。S104またはS105の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
In S104, the operation of the
以上説明したように、本実施例においては、内燃機関1の始動時に、空燃比センサ18近傍の温度として、空燃比センサ18近傍における排気通路6の壁面温度Tssrを推定し
た。そして、壁面温度Tssrが、排気通路6における空燃比センサ18近傍から水滴が消
滅する水滴消滅温度Twより低い間は、吸気側VVT17及び排気側VVT16の作動を
開始せずに始動時進角状態を継続させた。一方、排気通路6の壁面温度Tssrが水滴消滅
温度Tw以上となった場合には、吸気側VVT17及び排気側VVT16の作動を開始し
て、内燃機関1の運転状態に応じて吸気弁12及び排気弁9の開閉時期を最適化し、運転性能及び燃費を向上させることにした。
As described above, in this embodiment, when the
これによれば、内燃機関1の始動時においてより積極的に排気の温度を上昇させ、空燃比センサ18のセンサヒータへの通電開始時期を早期化することができる。その結果、内燃機関1の始動時において空燃比フィードバック制御を早期に開始することができ、エミ
ッションを向上させることができる。
According to this, the temperature of the exhaust gas can be more positively raised at the start of the
なお、上記の制御においては、壁面温度Tssrが、排気通路6における空燃比センサ1
8近傍から水滴が消滅する水滴消滅温度Twより低い間は、吸気側VVT17及び排気側
VVT16両方の作動を開始せずに、吸気弁12及び排気弁9の両方について始動時進角状態を継続させた。しかし、少なくとも、排気弁9の開閉時期についてのみ、始動時の進角状態を継続させれば、本発明において充分な効果が得られるので、上記の制御を排気弁9についてのみ適用しても構わない。
In the above control, the wall surface temperature Tssr is determined by the air-
As long as the temperature is lower than the water droplet extinction temperature Tw at which the water droplets disappear from the vicinity of 8, the operation of both the
次に、図4から図6を用いて、上記のVVT作動時期制御ルーチンのS102において空燃比センサ18近傍における排気通路6の壁面温度Tssrを推定する方法について説明
する。図4には、本実施例における始動時の積算吸入空気量と空燃比センサ18近傍の排気通路6の壁面温度Tssrとの関係を示したグラフを示す。このグラフは実験によって求
められたものである。図4に示すように、壁面温度Tssrが第1閾温度T1未満のA領域
と、壁面温度Tssrが第1閾温度T1以上で第2閾温度T2未満のB領域と、壁面温度Tssrが第2閾温度T2以上のC領域では、積算吸入空気量と、壁面温度Tssrとの関係が異
なる。
Next, a method for estimating the wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 in the vicinity of the air-
A領域、B領域、C領域のそれぞれにおける壁面温度Tssrと積算吸入空気量との関係
は、以下の式で表される。
A領域においては、
Tssr=ega1sum×ΔA×kTHW・・・・・・・・(1)
B領域においては、
Tssr=ega1sum×ΔB×kGAS×kTHW・・・・・(2)
C領域においては、
Tssr=ega1sum×ΔC×kTHW・・・・・・・・(3)
ここで、ega1sumは、内燃機関1の排気量1Lあたりの積算吸入空気量である。ΔA、Δ
B、ΔCは各領域に対して実験によって求められた比例定数である。kGASは、特にB領域において用いられる補正係数である。kTHWは、始動時の冷却水温によって定められる補正係数である。また、第1閾温度は、空燃比センサ18近傍の露点温度(例えば54℃)としてもよい。第2閾温度は、例えば60℃としてもよい。
The relationship between the wall surface temperature Tssr and the integrated intake air amount in each of the A region, the B region, and the C region is expressed by the following equation.
In area A,
Tssr = ega1sum × ΔA × kTHW (1)
In region B,
Tssr = ega1sum × ΔB × kGAS × kTHW (2)
In region C,
Tssr = ega1sum × ΔC × kTHW (3)
Here, ega1sum is an integrated intake air amount per 1 L of the exhaust amount of the
B and ΔC are proportionality constants obtained by experiments for each region. kGAS is a correction coefficient used particularly in the B region. kTHW is a correction coefficient determined by the cooling water temperature at the start. Further, the first threshold temperature may be a dew point temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor 18 (for example, 54 ° C.). The second threshold temperature may be 60 ° C., for example.
なお、図5には、補正係数kGASと吸入空気量(100msあたりのega1sum更新量)と
の関係及び、kTHWと始動時水温との関係の例について示す。
FIG. 5 shows an example of the relationship between the correction coefficient kGAS and the intake air amount (ega1sum update amount per 100 ms) and the relationship between kTHW and the starting water temperature.
次に、図6には、本実施例における壁面温度推定ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の電源投入中は所定期間毎に実行されるルーチンである。
Next, FIG. 6 shows a flowchart of a wall surface temperature estimation routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM of the
本ルーチンが実行されるとまず、S201において内燃機関1が始動したかどうかが判定される。ここで内燃機関1が始動していないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、内燃機関1が始動していると判定された場合にはS202に進む。
When this routine is executed, it is first determined in S201 whether the
S202においては、吸入空気量が取得される。具体的には、エアフローメータ13の出力信号をECU20に読み込むことによって取得される。S202の処理が終了すればS203に進む。
In S202, the intake air amount is acquired. Specifically, it is acquired by reading the output signal of the
S203においては、内燃機関1の始動後1回目の本ルーチンの実行かどうかが判定される。具体的には、例えば内燃機関1の停止時に所定のフラグを0にしておき、内燃機関
1の始動後1回目の本ルーチンの実行後に該フラグを1にするようにしておく。そして、この処理において当該フラグの値をECU20に読み込むことにより判定してもよい。ここで、内燃機関1の始動後1回目の実行であると判定された場合にはS204に進む。一方、始動後1回目の実行ではないと判定された場合にはS205に進む。
In S203, it is determined whether this routine is executed for the first time after the
S204においては、現在の排気通路6の壁面温度Tssrが推定される。この場合、内
燃機関1の始動後1回目の実行であるので一旦、領域Aの場合の式(1)を用いて壁面温度Tssrが推定される。S204の処理が終了するとS205に進む。
In S204, the current wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 is estimated. In this case, since it is the first execution after the
S205においては、推定による現在の排気通路6の壁面温度Tssrが第1閾温度T1
以上かどうかが判定される。ここで否定判定された場合には、S206に進む。一方、肯定判定された場合にはS207に進む。
In S205, the estimated current wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 is the first threshold temperature T1.
It is determined whether or not this is the case. If a negative determination is made here, the process proceeds to S206. On the other hand, if a positive determination is made, the process proceeds to S207.
S207においては、推定による現在の排気通路6の壁面温度Tssrが第2閾温度T2
以上かどうかが判定される。ここで否定判定された場合には、S208に進む。一方、肯定判定された場合にはS209に進む。
In S207, the current estimated wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 is the second threshold temperature T2.
It is determined whether or not this is the case. If a negative determination is made here, the process proceeds to S208. On the other hand, if a positive determination is made, the process proceeds to S209.
そして、S206、S208、S209の各処理においては、各々式(1)、(2)、(3)を用いて、排気通路6の壁面温度Tssrの値が算出される。なお、積算吸入空気量
の値は、本ルーチンの毎回の実行時において、S202で取得される吸入空気量の値を積算していくことで得られる。S206、S208、S209の各処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
And in each process of S206, S208, and S209, the value of wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 is calculated using Formula (1), (2), (3), respectively. Note that the value of the integrated intake air amount is obtained by integrating the intake air amount value acquired in S202 at each execution of this routine. When the processes of S206, S208, and S209 are completed, this routine is temporarily ended.
このように、本実施例においては、予め求められた、空燃比センサ18近傍の排気通路6の壁面温度Tssrを、積算吸入吸気量から予め求められた実験式を用いて求めることに
したので、温度センサなどを用いずにより正確に、空燃比センサ18近傍の温度を取得することができる。
As described above, in the present embodiment, the wall temperature Tssr of the exhaust passage 6 near the air-
なお、上記の実施例においては、空燃費センサ18近傍の温度として、排気通路6の壁面温度Tssrを推定したが、空燃費センサ18近傍の温度としては、空燃費センサ18近
傍における排気自体の温度など、他の温度を採用しても構わない。また、温度センサを用いて空燃費センサ18近傍の実際の温度を検出するようにしても構わない。
In the above embodiment, the wall surface temperature Tssr of the exhaust passage 6 is estimated as the temperature in the vicinity of the air
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・ピストン
4・・・コンロッド
5・・・吸気通路
6・・・排気通路
7・・・排気浄化装置
8・・・排気ポート
9・・・排気弁
10・・・燃料噴射弁
11・・・吸気ポート
12・・・吸気弁
13・・・エアフローメータ
14・・・スロットル弁
16・・・排気側VVT
17・・・吸気側VVT
20・・・ECU
DESCRIPTION OF
17 ... Intake side VVT
20 ... ECU
Claims (4)
前記内燃機関の始動時において排気弁の開閉時期を、暖機終了後における排気弁の開閉時期の基準である基準開閉時期より進角側の始動時開閉時期に設定する始動時進角手段と、
前記排気弁の開閉時期を変更可能な可変動弁機構と、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記可変動弁機構によって前記排気弁の開閉時期を変更させる運転状態対応制御を行う運転状態対応制御手段と、
前記排気通路における前記空燃比センサ近傍の温度を取得する温度取得手段と、を備え、
前記内燃機関の始動時において前記温度取得手段によって取得された前記空燃比センサ近傍の温度が、前記排気通路における水滴が消滅する露点温度より低い場合には、前記排気弁の開閉時期を前記始動時開閉時期に維持し、
前記空燃比センサ近傍の温度が、前記露点温度以上となった後に、前記運転状態対応制御手段が前記運転状態対応制御を開始することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and capable of detecting an air-fuel ratio of exhaust in a state activated by heating;
A start time advance means for setting the open / close timing of the exhaust valve at the start of the internal combustion engine to a start time open / close timing that is an advance side of a reference open / close timing that is a reference of the open / close timing of the exhaust valve after completion of warm-up;
A variable valve mechanism capable of changing the opening and closing timing of the exhaust valve;
An operating state corresponding control means for performing an operating state corresponding control for changing the opening and closing timing of the exhaust valve by the variable valve mechanism according to the operating state of the internal combustion engine;
Temperature obtaining means for obtaining a temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor in the exhaust passage,
When the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor acquired by the temperature acquisition means at the time of starting the internal combustion engine is lower than the dew point temperature at which water drops in the exhaust passage disappear, the opening / closing timing of the exhaust valve is set at the time of starting. Maintained at the opening and closing time,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the operation state correspondence control unit starts the operation state correspondence control after the temperature in the vicinity of the air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the dew point temperature .
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007057792A JP4770758B2 (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Control device for internal combustion engine |
PCT/JP2008/054556 WO2008108502A1 (en) | 2007-03-07 | 2008-03-06 | Control device for internal combustion engine |
US12/530,292 US8000886B2 (en) | 2007-03-07 | 2008-03-06 | Control device for internal combustion engine |
DE112008000617.2T DE112008000617B4 (en) | 2007-03-07 | 2008-03-06 | Control device for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007057792A JP4770758B2 (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Control device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008215318A JP2008215318A (en) | 2008-09-18 |
JP4770758B2 true JP4770758B2 (en) | 2011-09-14 |
Family
ID=39738364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007057792A Expired - Fee Related JP4770758B2 (en) | 2007-03-07 | 2007-03-07 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8000886B2 (en) |
JP (1) | JP4770758B2 (en) |
DE (1) | DE112008000617B4 (en) |
WO (1) | WO2008108502A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012246792A (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Toyota Motor Corp | Exhaust recirculation control device and exhaust recirculation system of internal combustion engine |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4992935B2 (en) * | 2009-05-21 | 2012-08-08 | 株式会社デンソー | Exhaust gas sensor activation control device |
JP5143170B2 (en) * | 2010-03-17 | 2013-02-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Control method for internal combustion engine |
JP6493281B2 (en) * | 2016-04-11 | 2019-04-03 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust sensor control device |
JP6821944B2 (en) * | 2016-04-27 | 2021-01-27 | いすゞ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device and internal combustion engine system |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4338342C2 (en) * | 1993-11-10 | 2003-07-31 | Bosch Gmbh Robert | Method and device for forming a simulated signal with respect to the exhaust gas, the exhaust gas probe or the catalyst temperature |
JP3347950B2 (en) * | 1996-08-28 | 2002-11-20 | 株式会社ユニシアジェックス | Exhaust valve timing controller |
DE10065125B4 (en) * | 2000-12-28 | 2010-07-08 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for modeling a temperature in the exhaust system of a combustion process |
JP3772675B2 (en) | 2001-01-30 | 2006-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust particulate removal device for internal combustion engine |
JP4394318B2 (en) | 2001-10-12 | 2010-01-06 | 株式会社デンソー | Valve timing control device for internal combustion engine |
JP4300794B2 (en) * | 2002-12-20 | 2009-07-22 | マツダ株式会社 | Fuel injection control device for direct injection engine |
JP2004353495A (en) | 2003-05-27 | 2004-12-16 | Toyota Motor Corp | Sensor protective device for detecting internal combustion engine exhaust gas component |
JP4151547B2 (en) | 2003-09-30 | 2008-09-17 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas sensor heater control device |
JP4225303B2 (en) * | 2005-07-29 | 2009-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
EP1910654B1 (en) | 2005-07-29 | 2010-01-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system for internal combustion engine |
JP2010038053A (en) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Denso Corp | Valve antifreeze device and sensor element failure suppressing device of internal combustion engine |
-
2007
- 2007-03-07 JP JP2007057792A patent/JP4770758B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-03-06 DE DE112008000617.2T patent/DE112008000617B4/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-03-06 WO PCT/JP2008/054556 patent/WO2008108502A1/en active Application Filing
- 2008-03-06 US US12/530,292 patent/US8000886B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012246792A (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Toyota Motor Corp | Exhaust recirculation control device and exhaust recirculation system of internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112008000617T5 (en) | 2010-01-28 |
US20100059029A1 (en) | 2010-03-11 |
JP2008215318A (en) | 2008-09-18 |
DE112008000617B4 (en) | 2017-01-05 |
US8000886B2 (en) | 2011-08-16 |
WO2008108502A1 (en) | 2008-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6094599B2 (en) | Control device and control method for internal combustion engine | |
JP2008286116A (en) | Heater control device of exhaust gas sensor | |
JP4770758B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
WO2020085031A1 (en) | Heater energization control device | |
JP5692135B2 (en) | In-cylinder moisture detection device for internal combustion engine, control device for internal combustion engine | |
JP2007016710A (en) | Valve control system for internal combustion engine | |
JP4706928B2 (en) | Exhaust gas sensor heater control device | |
JP2018071485A (en) | Device for controlling internal combustion engine | |
US20140338625A1 (en) | Enhanced glow plug control | |
JP2011179406A (en) | Abnormality determining device of water temperature sensor | |
US8000883B2 (en) | Control apparatus and method for air-fuel ratio sensor | |
JP2016109014A (en) | Control device of engine | |
JP4621984B2 (en) | Exhaust gas sensor heater control device | |
JP4993314B2 (en) | Exhaust gas sensor heater control device | |
JP2009091949A (en) | Gas sensor controlling device | |
JP4692204B2 (en) | Control device for compression ignition type internal combustion engine | |
JP2008196311A (en) | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine | |
JP5630135B2 (en) | Air-fuel ratio detection device | |
JP3990902B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6264272B2 (en) | Engine control device | |
JP2016125458A (en) | Engine control device | |
JP2009168759A (en) | Heater control device of exhaust gas sensor | |
JP2007002685A (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP2013238125A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP6065857B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100713 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100913 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110524 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110606 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4770758 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140701 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |